[发明专利]位置传感器系统和检测位置传感器系统中的误差的方法

说明书

本发明涉及位置传感器系统和检测位置传感器系统中的误差的方法。位置传感器系统包括：位置传感器，具有第一和第二传感器输出；第一信号处理单元，用于处理第一或第二传感器输出的信号；第二信号处理单元，用于处理第二或第一传感器输出的信号；第一系统输出，提供第一或第二信号处理单元的输出；以及第二系统输出，提供第二或第一信号处理单元的输出，其特征在于，位置传感器系统还包括：交换单元，用于将第一信号处理单元从第一传感器输出和第一系统输出交换到第二传感器输出和第二系统输出，并且用于同时将第二信号处理单元从第二传感器输出和第二系统输出交换到第一传感器输出和第一系统输出，反之亦然。

技术领域

本发明涉及一种位置传感器系统，特别地涉及一种用于检测旋转移动的位置传感器系统。本发明还涉及一种用于检测位置传感器系统中的误差的方法，特别地涉及一种用于检测旋转移动的方法。

背景技术

位置传感器系统，特别地用于检测旋转移动，包括位置传感器，该位置传感器特别地用于检测被测量物品的旋转移动。待测量的物品例如是电动机中的转子。

位置传感器提供以正弦信号形式的原始传感器数据，其中传感器信号的一个周期代表被测量物品转一整圈或转一整圈的一部分。

为了提高信号质量并允许在全相位上进行明确的位置计算，引入了第二传感器信号，第二传感器信号也是正弦的，但相移了四分之一相位或90电角度。通常，第一传感器信号被指定为正弦信号，而第二传感器信号被指定为余弦信号。

第一传感器信号由第一传感器输出提供，而第二传感器信号由第二传感器输出提供。

位置传感器系统还包括至少一个信号处理单元，用于处理位置传感器的正弦信号和余弦信号。通常，传感器信号由信号处理单元放大和滤波。实际上，位置传感器系统的这种信号路径可能包含误差，这些误差可以被分类为偏移误差、增益失配误差和相位误差。

偏移误差是指电压域中一个或两个传感器信号向正或负方向的移位。增益失配误差是指正弦信号路径和余弦信号路径的不同增益，而相位误差是指两个传感器信号之间的低于或高于标称90°的相移。

与位置传感器系统的输出相对应的至少一个信号处理单元的输出此后由电子控制单元处理，电子控制单元例如包括模数转换器和数字信号处理单元。电子控制单元可以在位置传感器系统内部或外部。

根据现有技术的变型，信号处理单元包括在信号处理单元的输入处的多路复用器。这种位置传感器系统的框图在图11中被示出。位置传感器的正弦信号和余弦信号由信号处理单元依次处理，即进行放大和滤波，然后被传递到电子控制单元。

电子控制单元必须向信号处理单元的多路复用器提供控制信号，以便区分哪个信号正在被多路复用器选择。该变型的优点在于，两个位置传感器信号，即正弦信号和余弦信号，都由同一信号处理单元进行处理(放大和滤波)。因此，没有增益失配，因为两者都由同一信号处理单元、即由同一放大器进行处理。同样，对于两个位置传感器信号，除了信号处理单元引入的正弦信号和余弦信号之间固有的90°相移之外，任何寄生相移都将相同。偏移误差不能通过该变型消除，然而两个信号将具有由信号处理单元引入的相同的附加偏移(如果有的话)。该变型的另一个优点是，对于两个信号，信号处理单元仅被需要一次。该变型的缺点在于，在旋转位置传感器系统中，由于两个信号的顺序处理，两个位置传感器信号未在同一位置处被测量，因为待测量物品在两个位置传感器信号的测量之间将已经移动一定量，这对于高速系统特别不利，因为该误差随着旋转速度而增加。该变型的另一个缺点是需要从电子控制单元到信号处理单元的多路复用器的反馈，这需要附加的信号线，这就是该变型通常被用于电子控制单元处于与位置传感器系统相同的芯片上的位置传感器系统的原因。